安森美1200V、40A IGBT：FGH4L40T120LQD的技術(shù)剖析

在電力電子領(lǐng)域，IGBT（絕緣柵雙極晶體管）一直扮演著至關(guān)重要的角色。今天我們要深入探討安森美（onsemi）推出的一款I(lǐng)GBT——FGH4L40T120LQD，看看它有哪些獨(dú)特之處。

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產(chǎn)品概述

FGH4L40T120LQD是一款1200V、40A的IGBT，采用了TO - 247 4L封裝。它具有堅(jiān)固且經(jīng)濟(jì)高效的超場(chǎng)截止溝槽結(jié)構(gòu)，在要求苛刻的開(kāi)關(guān)應(yīng)用中表現(xiàn)卓越，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通態(tài)電壓和最小的開(kāi)關(guān)損耗，非常適合電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。此外，該器件還集成了一個(gè)具有低正向電壓的軟恢復(fù)快速續(xù)流二極管。

產(chǎn)品特性

先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)

采用了極其高效的帶有場(chǎng)截止技術(shù)的溝槽結(jié)構(gòu)，這種技術(shù)能夠有效降低導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗，提高器件的整體效率。

高結(jié)溫能力

最大結(jié)溫 (T_{J}=175^{circ} C)，這使得器件在高溫環(huán)境下依然能夠穩(wěn)定工作，大大擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

軟恢復(fù)快速二極管

內(nèi)置的反向恢復(fù)二極管具有快速且軟恢復(fù)的特性，降低了反向恢復(fù)電流尖峰，減少了電磁干擾（EMI），提高了系統(tǒng)的可靠性。

低飽和電壓優(yōu)化

針對(duì)低 (V_{CE(Sat)}) 進(jìn)行了優(yōu)化，能夠降低導(dǎo)通損耗，提高系統(tǒng)效率。

典型應(yīng)用

• 太陽(yáng)能逆變器和UPS：在太陽(yáng)能逆變器中，IGBT需要能夠高效地將直流電轉(zhuǎn)換為交流電；在UPS中，IGBT則要保證在市電中斷時(shí)能夠快速切換到電池供電，為負(fù)載提供穩(wěn)定的電力。FGH4L40T120LQD的低損耗和高可靠性能夠很好地滿(mǎn)足這些應(yīng)用的需求。
• 工業(yè)開(kāi)關(guān)應(yīng)用：包括各種工業(yè)電源和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，該IGBT能夠在高頻開(kāi)關(guān)條件下穩(wěn)定工作，提高系統(tǒng)的性能。
• 焊接設(shè)備：焊接過(guò)程中需要精確控制電流和電壓，F(xiàn)GH4L40T120LQD的低導(dǎo)通損耗和快速開(kāi)關(guān)特性能夠滿(mǎn)足焊接設(shè)備對(duì)功率和控制精度的要求。

關(guān)鍵參數(shù)

最大額定值

電氣特性

關(guān)斷特性

• 集電極 - 發(fā)射極擊穿電壓 (BVCES)：在 (V{GE}=0 V)，(I{C}=1 mA) 條件下，最小值為 1200 V。
• 擊穿電壓溫度系數(shù) (BVCES/T{J})：在 (V{GE}=0 V)，(I_{C}=1 mA) 條件下為 1.3 V/°C。
• 集電極 - 發(fā)射極截止電流 (I{CES})：在 (V{GE}=0 V)，(V_{CE}=1200 V) 條件下，最大值為 500 μA。
• 柵極泄漏電流 (I{GES})：在 (V{GE}=20 V)，(V_{CE}=0 V) 條件下，最大值為 200 nA。

導(dǎo)通特性

• 柵極 - 發(fā)射極閾值電壓 (V{GE(th)})：在 (V{GE}=V{CE})，(I{C}=40 mA) 條件下，典型值為 6.5 V，范圍在 5.5 - 7.5 V 之間。
• 集電極 - 發(fā)射極飽和電壓 (V{CE(sat)})：在 (V{GE}=15 V)，(I{C}=40 A)，(T{J}=25^{circ} C) 條件下，典型值為 1.55 V，最大值為 1.80 V；在 (T_{J}=175^{circ} C) 時(shí)，典型值為 2 V。

動(dòng)態(tài)特性

• 輸入電容 (C{ies})：在 (V{CE}=30 V)，(V_{GE}=0 V)，(f = 1 MHz) 條件下，典型值為 5079 pF。
• 輸出電容 (C_{oes})：典型值為 113 pF。
• 反向傳輸電容 (C_{res})：典型值為 62 pF。
• 柵極總電荷 (Q{g})：在 (V{CC}=600 V)，(I{C}=40 A)，(V{GE}=15 V) 條件下，典型值為 227 nC。
• 柵極 - 發(fā)射極電荷 (Q_{ge})：典型值為 40 nC。
• 柵極 - 集電極電荷 (Q_{gc})：典型值為 108 nC。

開(kāi)關(guān)特性（感性負(fù)載）

在不同的測(cè)試條件下，該IGBT的開(kāi)關(guān)時(shí)間和開(kāi)關(guān)損耗都有相應(yīng)的參數(shù)。例如，在 (T{J}=25^{circ} C)，(V{CC}=600 V)，(I_{C}=40 A) 感性負(fù)載條件下，開(kāi)通延遲時(shí)間、上升時(shí)間、關(guān)斷延遲時(shí)間和下降時(shí)間等都有明確的數(shù)值。

二極管特性

• 正向電壓 (V{F})：在 (V{GE}=0 V)，(I{F}=40 A)，(T{J}=25^{circ} C) 條件下，典型值為 2.97 V，最大值為 3.80 V。
• 反向恢復(fù)能量 (E{REC})：在不同的 (I{F}) 和 (V{R}) 條件下有不同的數(shù)值，例如在 (I{F}=20 A)，(V{R}=600 V)，(di{F} / dt = 1000 A / mu s) 條件下，反向恢復(fù)時(shí)間 (T{rr}) 為 126 ns，反向恢復(fù)電荷 (Q{m}) 為 804 nC。

封裝與訂購(gòu)信息

該器件采用TO - 247 - 4LD封裝，每導(dǎo)軌裝 30 個(gè)單元。在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，需要根據(jù)封裝尺寸進(jìn)行合理布局，同時(shí)要注意引腳的連接，其中 E1 為 Kelvin 發(fā)射極，E2 為功率發(fā)射極。

總結(jié)

FGH4L40T120LQD是一款性能卓越的IGBT，其先進(jìn)的技術(shù)架構(gòu)、高結(jié)溫能力、低損耗特性以及集成的軟恢復(fù)快速二極管等特點(diǎn)，使其在太陽(yáng)能逆變器、工業(yè)開(kāi)關(guān)、焊接設(shè)備等領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用潛力。電子工程師在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，參考該器件的各項(xiàng)參數(shù)，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。大家在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過(guò)類(lèi)似IGBT的其他問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享。